Caractérisation immunologique du Syndrome de Restauration Immunitaire (IRS) chez les patients co-infectés VIH et tuberculose Pr Brigitte Autran et Dr A Bourgarit , Hôpital Pitié-Salpétrière, Université Paris -VI B.A. 05.03

The two phases of CD4 T cell reconstitution with HAART 50 100 150 Cells/µl Total CD4 counts Immune activation Virus Memory CD4+ cells Naive CD4+ cells Months 3 6 9 12 18 Early Memory T cell Redistribution from lymphoid tissues (Autran 97, Pakker 98, Bucy 99) and Rapid de-activation of the immune system (Autran 97, Lederman 98…) Naive T cell regeneration ensures long term CD4 T cell expansion (Autran 97, Pakker 98, Li 98, Lederman 98) and Re-diversification of T cell repertoires (Gorochov 98) B.A.05

Quantitative and functional CD4 cell reconstitution with HAART CD4 counts 200 400 600 800 8 16 24 32 Months Cells/mm3 10 20 30 40 50 60 70 1 3 6 9 12 % positive responses CMV Tuberculin Months 300 patients treated with HAART, viral loads <200 copies/ml Restoration of proliferative CD4 responses to CMV Rapid CD4 counts restoration at all disease stages with parralelism in the kinetics of CD4 (Autran 97, Li 98, Lederman 98, Rinaldo 99…………., BA 05

Induces the Immune Restoration Syndrome (IRS, IRIS..) Rapid restoration of protective memory responses against opportunistic pathogens with HAART Reduction in morbidity / mortality (Hogg, 97, Pallella,98… Discontinuation of prophylaxis against Opportunistic Infections: PCC. Pneumoniae, CMV retinitis (Furrer,99, Jouan 2001…) at all stages of the disease : illustrating the lack of definitive immune alterations Induces the Immune Restoration Syndrome (IRS, IRIS..) M French , 98, Monsuez 99……. - during opportunistic infections concommitantly treated with HAART - reactivation of pathogen-associated symptoms +/- systemic inflamatory syndrome without microbiological relapse, or of auto-immune diseases - particularly frequent during mycobacterial infections (MAI, TB : 40%) B.Autran, BA, 01 BA 05

Immune Restoration Syndrome (IRS) Définition : Réapparition ou aggravation de manifestations inflammatoires sous traitement spécifique lors de la restauration immunitaire sous HAART. Pathologies sous-jacentes: « infectieuse »: virale (HHV8, JCVirus, CMV?, HSV1…), mycobactéries, parasites (cryptocoque, toxoplasmose, pneumocystose)… « dysimmunitaire»: sarcoïdose, Lupus, thyroïdite auto-immune, cryo-globulinémie.. TB-IRS Fréquence 35%-45% Gravité liée à localisation Facteurs favorisants?  HAART CD4 < 200 ? TB disséminée Susceptibilité génétique? A Bourgarit

Clinical Manifestations ofTB-IRS Augmentation of lymph node volume and fistulisation Apparition of a typical granuloma (giganto-cellulaire +/- nécrosis) del Giudice P, 1999 With Hypercalcémia = functional granulome Lawn SD, 2004 Reapparition of a phlycténular HSR to tuberculin Orlovic D, 2001 = Exacerbation of a Th1 response Fever, biological inflammatory syndrome Augmentation of seric IL-6 Morlese JF, 2003; Stone S, 2002 Monocytic Activation (CCR3, CCR5) Price P, 2001 Genetic Susceptibility (IL6, TNFa) Price P 2003 = Rôle of inflammatory cytokines ? A. Bourgarit 05

Production de molécules anti microbiales : RNI, ROI Mécanismes d’échappement de Mtb Production de molécules anti microbiales : RNI, ROI Inhibition par BK ECHAPPEMENT ! Activation macrophage CD4 Th1 IFNg IL12  fusion phagosomes/lysosomes Latence IFNg CD4 CD4-/8- CD8 Tgd TNFa Lyse des m IL10? <blocage IFNg signalisation dans macro infectés Interférence BK présent° cl II ECHAPPEMENT ! Interférence BK présent° cl I ECHAPPEMENT ! A Bourgarit

Production de molécules anti microbiales : RNI, ROI TB et VIH Diminution nb macrophages actifs (CD68) Diminution de lyse microbienne intra-cellulaire Production de molécules anti microbiales : RNI, ROI Activation macrophage CD4 Th1 IFNg IL12 IFNg CD4 CD4-/8- CD8 Tgd TNFa Diminution des Tγδ2 Disparition des réponses Ag spécifiques, Anergie tuberculinique Granulomes  peu organisés, sans caseum, peu fonctionnels Tuberculoses « bacillaires » disseminées pauci-symptomatiques A Bourgarit

Sous HAART Restauration progressive de immunité PPD-spécifique Prolifération, max à 6-9 mois Li TS, 1998 Production IFN-γ dès M3, mémoires effectrices co-productrices IL-2 Hengel RL, 2002 Fréquence et Intensité (8 à 33% cellules IFN-γ+ à J90) Hengel RL, 2002 A Bourgarit

IRS: Hypothèses IFNg IFNg IL12 Activation macrophage CD4 Th1 TNFa Amplification +++ d’une boucle Th1 Syndrome inflammatoire « orage cytokinique » Activation macrophage CD4 Th1 IFNg IL12 IFNg CD4 CD4-/8- CD8 Tgd TNFa Restoration rapide d’une réponse Ag- spécifique A Bourgarit

Hypothèses IRS survenant lors du traitement concomitant de la tuberculose et de l’infection à VIH serait l’expression de la restauration rapide (trop?) d’une réponse immunitaire dirigée contre l’agent pathogène présent? Mécanismes Réponse de type Th1? Cytokines Cellules impliquées? Spécificité antigénique particulière du fait de la chronologie? Mécanismes régulateurs dépassés? Facteurs associés? Différence de « charge bactérienne »? Virulence de la souche? Susceptibilité génétique? A Bourgarit

Patients IRS- IRS+ PARADOX-TB ANRS-EP21 Confirmation d’inclusion M3 VIH+ <200CD4 naïfs Indication à HAART Tuberculose M3 BK+ ØIRS TBK M0ART M1ART M6 M12BK IRS TIRS+20j TIRS IRS: Fièvre, syndrome inflammatoire biologique Majoration de symptomatologie initiale Nouvelles manifestations évocatrices  Pas autre cause: rechute ou résistance de tuberculose Granulome à cultures négatives Réponse sous HAART: ΔCV -1 log IRS+ A Bourgarit

Inclusions 35 inclusions 11 sortis d’étude 11 IRS+ 13 IRS- 4 TB non confirmée 4 « Déménagements » 2 PDV 1 transfert en réa 11 IRS+ 13 IRS- IRS = 46% des patients analysables

IRS+ Patient Age yr MF Origin TB localisation CD4 /mm3 VL log Time to HAART dy HAART CD4 MIRS-M0 VL MIRS-M0 IRS Clinical manifestations BAB 30 F Cameroon Pleuritis 26 4.7 36 3TC TFV EFV 44 -5.2 Peritonitis, tubal granuloma CAK 41 M Lung, liver, lymph nodes 9 5.7 15 AZT 3TC T20 84 -5.7 Fever, hepatitis ELF 43 Congo Lung 16 5.0 14 AZT 3TC EFV -1 ND Pericarditis INP 32 Indonesia Lung, bone marrow, lymph nodes, liver 6.5 63 3TC D4T NFV 54 -6.4 Fever, abd lymph node swelling MOJ 35 Lung, lymph nodes 115 5.8 40 53 -5.8 Fever, peritonitis, abd lymph node swelling TRK Guinea 24 27 FTC TFV EFV 161 Fever, alveolar pneumonitis, BAS 49 Miliary, perihepatic lymph nodes 6 5.6 10 TFV FTC LPV/rtv 140 -5.6 Fever, abdominal pain, ITP Cutaneous, abdominal lymph nodes 90 5.1 77 AZT 3TC LPV/rtv 39 -4.5 Cutaneous granuloma SAC 45 Mediastinal lymph nodes 71 FTC TFV LPV/rtv 92 Fever, pericarditis BEL 38 Cote d’ivoire Lung, lymph nodes, spleen 8 20 AZT 3TC NFV Fever, cholostasis, FOP 56 Lymph nodes 145 65 TFV FTC EFV 393 -5.9

IRS- Patient Age yr MF Origin TB localisation CD4 /mm3 VL log Time to HAART dy HAART CD4 M1/-M0 VL M1-M0 IRS TSK 36 M Congo Lymph nodes 15 4.96 39 AZT 3TC ABC ND -4.9 None GOJ 38 Cape verde Liver, lymph nodes, lung 22 5.7 27 AZT 3TC EFV 124 -5.7 KOB 37 Mali Lung 32 5.4 14 -5.4 CIR 30 F Zambia Lung, liver, spleen 43 4.8 61 -26 KEA 26 Cameroon Abdominal lymph nodes, iliitis 47 5.0 76 AZT 3TC LPV/rtv -4 DRA 34 Senegal Abdominal lymph nodes 131 5.1 50 TFV 3TC RTV ATZ 73 -4.7 MET 31 Guinea 198 5.9 24 -50 -5.9 BAJ Lung, lymph node 166 5.5 111 3TC DDI EFV BAK 52 219 4.7 53 3TC ABC TFV DDI 250 -4.8 LOS 35 267 5.2 23 AZT 3TC ABC 167 CHS 63 Algeria Lymph nodes, lung, genitourinary 60 89 190 CHA 56 54 8 TFV FTC EFV 79 -5.8 CHD Thailand Cervical lymph node 4.3 40 TFV 3TC EFV 77 -4.3

Caractéristiques cliniques IRS+ IRS- p n 11 13 M/F 6/5 9/4 NS Age 38 (30-56) 37 (26-63) NS Tuberculose pulmonaire 2/11 4/13 NS disséminée 9/11 9/13 NS BAAR+ 3/8 4/13 NS Infection VIH CD4 (/mm3) 26 (6-145) 54 (15-267) NS CV (Log) 6 (4.8-6.5) 5.2 (4.3-8) NS M0HAART Délai /TBK (j) 36 (7-77) 50 (14-111) NS IRS Délai / M0 (j) 23 (7-85) CD4 108 (59-430) 163 (9-580)(M1) NS CD4 /M0 (/mm3) +54 (-1;+393) +77 (-50;+250) NS M3 CD4 117 (58-399) 132 (49-410) NS CD4 /M0 (/mm3) +86 (-74;+367) +73 (-88;+354) NS CV <200 7/10 8/11 NS

TB-IRS: Acute Exacerbation of a Th1 response to tuberculin but not to live TB (ELISpot IFN-γ) (Bourgarit, AIDS 2006) IRS+ n=11 IRS- n=13 PPD : p =0.005 CMV = NS N IFN-g producing T cells to PPD significantly stronger in IRS + No or weak response to to live TB-associated antigens: ESAT-6, CFP-10, 85B Mediated by CD4 T cells: up to 35% of circulating CD4 T cells

Réponse Th1 PPD-spécifique médiée par des CD4 mémoires effectrices activées (ICS) 10 1 2 3 4 92.5% IFN-γ+TNF-α+ 1.3 3.7 94.6 0.3 CD45RA CD27 19 79 HLA-DR TNF-α TIRS+ n= 5 10 1 2 3 4 58 0.8 CD4 41.1 0.1 jusqu’à 35% CD4+IFNγ+/CD4+ (frais) IFN-γ

Associée à un « orage cyto-chemokinique » (Luminex multiplex®) Pas de réponse Th2 PPD CMV Medium alone IRS+ n=1 IRS- n=1 IFN-γ IP10 IL-2 IL-2 and IP-10 pg/ml IFN-γ pg/ml TNF- α and IL-1β pg/ml IL-6 pg/ml TNF-α IL-6 IL-1B

Conclusion : Physiopathologie de l’IRS associée à la Tuberculose, chez des patients co-infectés IRS est la conséquence de l’exacerbation aigue d’une réponse immunitaire « normale » contre l’agent pathogène opportuniste présent associée à un syndrome inflammatoire diffus, intense non contrôlé Réponse CD4 Th1 mémoire effectrice , Autorisée par la reconstitution immunitaire rapide sous traitement ARV permettant la reconstitution des lésions granulomateuses Responsable de l’augmentation de volume des lésions Représentant jusqu ’à 35% des CD4 circulants Réponse CD4 spécifique d’antigènes mycobactériens de dormance contenus dans la tuberculine Mais non des antigènes associés à la virulence (ESAT-6, CFP10..) Associée au contrôle médicamenteux du BK Inductrice d’un syndrome inflammatoire aigu, responsable des manifestations locales et systémiques

Conclusion : Physiopathologie de l’IRS associée à la Tuberculose, chez des patients co-infectés IRS est la conséquence de l’exacerbation aigue d’une réponse immunitaire « normale » contre l’agent pathogène opportuniste présent associée à un syndrome inflammatoire diffus, intense non contrôlé Facteurs favorisants? Intensité du déficit immunitaire sous-jacent? Modification de la balance «  cellules inhibitrices » / cellules activées ? Role de la cinétique de restoration des CD4 ? Homéostasie: deséquestration, desactivation IRS- cellules senescentes? Lié au traitement? Facteurs génétiques prédispsants?

Université Pierre et Marie Curie Pitié-Salpétrière, Hospital, Paris, France Immunology : A Bourgarit, G. Carcelain, V Martinez, A. Samri, B. Autran Hôpital Saint Louis, Paris France Internal Medicine : A Bourgarit, C. Lascoux, D Sereni Bactériologie: P Lagrange Statistics: V Delcey Institut Pasteur: B Gicquel and C Leclerc ANRS and SIDACTION PARADOX TB Study group :Baakili A, Béglé A-M, Besse F, Bollens D, Bouchaud O, Bursachi P, Cadranel J, Camuset J, Chakvetadze C, Delgado J, Diemer M , Dupont B, Elmarsafy S, Fain O, Fonquernie L, Furco A, Girard P-M, Grillot-Courvalin C, Guignet A, Guilleminot MC, Herrmann J-L, Jeantils V, Grivois JF, Joly V, Jouis V, Klutse P, Lacombe K, Lahoulou R, Lavolé A, Lefebvre B, Lefort A, Letellier E, Lortholary O, Metro A TrumeauM, Meynard J-L, Meyohas M-C, Molina J-M, Obenga G , Parrinello M, Pelet O, Pintado C, Ponscarme D, Rami A, Rozenbaum W, Sahli H, Sellier P, Slama L, Courtial S, Tubiana R, Stirnemann J, Tassi S , Taulera O, Touitou H , Vacher I,., Vincent F, Yeni P